Al jaren probeert Debije geld los te krijgen voor een serieuze praktijkstudie naar de toepassing van deze alternatieve zonnepanelen om energie op te wekken in de openbare ruimte. Dat is lastig gebleken: aan de ene kant omdat zo’n project precies valt in het gat tussen chemie en bouwkunde, en anderzijds omdat al snel de vergelijking wordt gemaakt met de uiterst succesvolle siliciumzonnecellen. “Die hebben onder ideale omstandigheden een hoger rendement, dat is waar”, zegt de Amerikaan met Nederlandse voorouders. “Maar die vergelijking gaat mank. Je moet de zonne-geluidsschermen vergelijken met gewone geluidsschermen. En die hebben een rendement van nul.”

“Gewone geluidsschermen hebben een rendement van nul”

Maar nu gaat het er toch van komen: met een subsidie vanuit de Topsector Energie worden onder leiding van bouwbedrijf Heijmans langs de westring van Den Bosch twee schermen van vijf meter breed en vier meter hoog geplaatst, gemaakt van oranje en rode semi-transparante platen van PMMA (beter bekend onder de merknamen plexiglas en perspex). Behalve de alternatieve plastic zonnepanelen van Debije, worden ter vergelijking ook geluidsschermen met ‘conventionele’ siliciumcellen geïnstalleerd.

Bij dit zogeheten ‘Living Lab’, dat de naam ‘Solar Noise Barriers (SONOB)’ heeft meegekregen, zijn behalve de TU/e en Heijmans ook geluidsschermfabrikant Van Campen Industries, ruimtevaartonderneming Dutch Space en kennisinstellingen ECN en SEAC betrokken. Vanuit de TU/e wordt voor het project, dat begin 2015 van start gaat en minimaal een jaar zal lopen, een PDEng-student aangesteld in het programma Smart Energy Buildings & Cities. Deze ontwerper-in-opleiding zal niet alleen kijken naar de energieopbrengst van de schermen, maar ook naar de acceptatie van de weggebruikers en omwonenden.

Die acceptatie is essentieel, legt Debije uit: “Siliciumzonnecellen zijn inmiddels rendabel, maar je ziet ze minder dan je zou hopen. Dat komt deels omdat ze gevoelig zijn voor externe invloeden, maar ook doordat lang niet iedereen ze mooi vindt staan op hun dak.” Of de zonne-geluidsschermen een succes worden, is dus niet alleen afhankelijk van het (financiële) rendement. Betrokkenen zoals wegbeheerders, landschapsarchitecten, omwonenden en weggebruikers moeten ze ook vinden passen in het landschap.

Een groot voordeel van de nieuwe, modulaire zonne-geluidsschermen is volgens de Amerikaan dat ze van vrijwel hetzelfde materiaal zijn gemaakt als veel van de huidige geluidsschermen. “Er zijn nauwelijks aanpassingen nodig in de constructie. Er moet alleen wat elektra aangelegd worden aan de randen van de platen en in het frame.” Want alleen langs de -twee centimeter dikke- randen van de schermen worden strips van zonnecellen aangebracht. Het zonlicht dat op de schermen valt, wordt namelijk door de fluorescente kleurstofmoleculen in het plastic opgevangen en omgezet in oranje of rood licht, dat naar de randen van de solar concentrator wordt weerkaatst.

Die bundeling van zonlicht maakt het zonne-geluidsschermen naar verwachting relatief goedkoop, legt Debije uit. “Het oppervlak aan zonnecellen dat je nodig hebt, is een fractie van de totale grootte van het scherm. Je bent maar een paar euro aan kleurstof kwijt per scherm van vijf bij vier meter. En omdat je licht van een specifieke kleur overhoudt, kun je bovendien zonnecellen kiezen die precies bij die kleur een hoog rendement hebben.”

De zonnegeluidsschermen kunnen tegen een stootje

Daarnaast is PMMA een beproefd bouwmateriaal, dat tegen een stootje kan. Opspattend grind, maar ook vogelpoep, graffiti en beschaduwing zijn voor LSC’s een minder groot probleem dan voor siliciumcellen. Als een klein deel van een serie siliciumcellen bedekt is, heeft dat namelijk gevolgen voor het rendement van de hele serie. “LSC’s zijn daar veel minder gevoelig voor. Je vangt uiteraard wat minder licht als een scherm ondergespoten wordt met graffiti, maar dat effect blijft beperkt tot alleen die plek. Daar komt bij dat LSC’s naar verhouding ook goed werken als het zonlicht er niet loodrecht opvalt of als er alleen diffuus licht is, zoals op een bewolkte dag.”

Debije wijst naar een stuk rood plexiglas in de hoek van zijn werkkamer, voorzien van kabeltjes en stekkers. “Veertig bij zestig centimeter. Dat is ongeveer het formaat waarmee in het lab tests worden gedaan. Of veel grotere platen ook goed werken, is nog nergens aangetoond. Daarom is de praktijktest die we nu gaan doen ook zo belangrijk.”

Als de tests een succes blijken, en de markt vervolgens bereid is om grootschalig in zonne-geluidsschermen te investeren, dan komen direct ook allerlei andere toepassingen binnen handbereik, hoopt Debije. Dan wordt het rendabel om bijvoorbeeld de wanden van afgelegen bushokjes te bekleden met LSC’s en zo genoeg energie op te wekken om de hokjes ’s avonds te verlichten. Of om iets voor de Derde Wereld te doen: “Mijn oorspronkelijke plan was om LSC’s te maken voor op daken in Afrika. Met de overdag opgewekte energie kun je ‘s avonds een kamer verlichten. Met siliciumcellen kan dat ook, maar het blijkt dat die vaak gestolen worden: ze zien er te waardevol uit. Ook in Nederland hebben we slechte ervaringen met zonnepanelen op afgelegen plekken, zoals langs wegen. Die blijven in het algemeen niet lang staan.”

Het principe van de luminescent solar concentrator is al decennia bekend, vertelt Debije. “Tijdens de energiecrisis in de jaren zeventig is er veel onderzoek gedaan naar LSC’s, maar toen de olieprijs weer daalde, is dat nagenoeg gestopt.” En toen de belangstelling naar zonne-energie weer toenam in de jaren negentig, kwamen de siliciumcellen vooralsnog als winnaar uit de strijd.

“Vanwege die voorgeschiedenis zijn er op dit moment niet zo veel groepen in de wereld die aan LSC’s werken, maar in Nederland is relatief veel kennis aanwezig.” En een paar groepen in het buitenland, waaronder van MIT, hebben ook plannen om deze technologie op de markt te brengen, weet Debije. “Op het gebied van siliciumcellen hebben we de strijd van China verloren. Het zou zonde zijn als we hier ook met LSC’s de boot missen.”